Термодинамика обобщенная

Аксиоматика термодинамики. Обобщение понятия энтропии на произвольные термодинамические системы. Принцип Нернста [c.36]

В гл. 1 излагалась эволюция понятия о температуре в течение более чем двух тысяч лет от исходных примитивных представлений до обобщенных концепций современной термодинамики и статистической механики. В предлагаемой главе рассказывается, каким образом на основе этих теоретических представлений появились температурные эталоны и температурные шкалы. Прежде всего ознакомимся в общих чертах с событиями, позволившими установить области, в которых были заключены международные соглашения. [c.37]

Предмет исследования обобщенно называют в термодинамике системой. Это любой макроскопический материальный объект, выделенный из внешней среды с помощью реально существующей или воображаемой граничной поверхности. Системой может быть изучаемый образец вещества, электромагнитное поле в ограниченном пространстве, тепловая машина и т. д. Если возникнет необходимость детализировать внутреннее строение системы, рассматривают ее макроскопические части — подсистемы. Система — это модель реального объекта исследования, отражающая его существенные для термодинамики качественные и количественные признаки. Так, способ передачи энергии через граничные поверхности задается в виде качественной характеристики — определенных ограничений на пропускную способность этих поверхностей. Если система не может обмениваться с внешней средой энергией, то ее называют изолированной, если же веществом — то закрытой. В адиабатически изолированной системе невозможен теплообмен с внешней средой, в механически изолированной — работа. Систему, которая может обмениваться с окружением веществом, а следовательно, и энергией, называют открытой системой. С той же целью, указать способ обмена энергией и веществом, применяют понятия теплового (термического), механических и диффузионных контактов. Открытая система имеет диффузионные контакты с внешней средой, а для изолированной любые контакты с ней невозможны. [c.10]

Но в отличие от обобщенных сил Xj, входящих в выражения для работы и заимствованных термодинамикой у других разделов физики, равенствами (7.1), (7.4) определяется новая величина цг. Введение любого нового свойства необходимо обосновать физически, т. е. показать способ его измерения либо расчета из уже известных свойств. Рассмотрим с той [c.61]

Для выяснения физического смысла условий равновесия термодинамических систем полезно еще раз обратиться к аналогии между термодинамическими и механическими системами. Эта аналогия имеет в данном случае серьезные основания критерий (11.1), сформулированный Гиббсом, является по существу обобщением соответствующих вариационных принципов классической механики на термодинамические системы. При этом, несмотря на использование нового, не имеющего механического аналога физического закона (второго закона термодинамики), Гиббс применил не только принятые в теоретической механике методы, но и ее терминологию. [c.104]

В настоящей, второй книге курса рассматриваются неравновесные системы многих частиц. Изучение таких систем является более сложной задачей. При решении этой задачи также возможны два различных подхода неравновесно-термодинамический и молекулярно-кинетический. Первый подход представляет собой обобщение термодинамики на неравновесные процессы, а второй— исходит из основного уравнения статистической физики — уравнения Лиувилля, частное решение которого уже использовалось в теории равновесных систем. [c.5]

Неравновесная термодинамика является сравнительно молодым и интенсивно развивающимся разделом теоретической физики. Она возникла в результате обобщения классической термодинамики на область малых отклонений системы от равновесия, когда проявляется линейная связь между причиной и следствием того или иного необратимого процесса, как например пропорциональность теплового потока градиенту температуры при теплопроводности. Начало построения термодинамической теории линейных неравновесных процессов принадлежит Л. Онзагеру (1931). В настоящее время эта теория получила статистическое обоснование и широко используется при изучении различных физических явлений. [c.7]

При обобщении классической термодинамики на неравновесные процессы исходят из представления о локальном равновесии. Известно, что время релаксации растет с увеличением размеров [c.7]

Основные законы и уравнения термодинамики необратимых процессов были установлены в результате обобщения классической термодинамики и закономерностей известных линейных процессов. Помимо такого индуктивного пути возможен и другой путь изложения термодинамики необратимых процессов, при котором ее уравнения дедуктивно получаются из некоторого общего принципа как для неравновесных процессов общего типа, так и для процессов некоторого ограниченного класса. В механике и электродинамике такой путь хорошо известен. [c.16]

Неоценимый вклад в развитие термодинамики внесли наши ученые. В конце XIX в. профессор Киевского университета Н. Н. Шиллер дал новую формулировку второго начала термодинамики, которая в 1909 г. была развита немецким математиком Каратеодори. В 1928 г. Т. А. Афанасьева-Эренфест, критически анализируя работы Шиллера и Каратеодори, впервые показала, что второе начало термодинамики состоит из двух независимых положений, являющихся обобщением данных опыта и относящихся, с одной стороны, к состояниям равновесия, а с другой — к неравновесным процессам. [c.12]

Являясь результатом обобщения опыта, это первое исходное положение термодинамики, справедливое для изолированных систем, может быть названо общим началом термодинамики, так как является основой всей термодинамики и определяет рамки ее применимости. [c.17]

Так же как и первое начало, второе начало термодинамики является обобщением данных опыта. Многолетняя человеческая [c.49]

Согласно второму исходному положению термодинамики, при равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и температуры, и поэтому, когда Д и Г заданы, они не нужны для определения состояния равновесной системы. Если система отклонена от состояния равновесия, то внутренние параметры уже не являются функциями только внешних параметров и температуры. Поэтому неравновесное состояние необходимо характеризовать дополнительными независимыми параметрами. Это позволяет рассматривать неравновесную систему как равновесную, но с большим числом параметров и соответствующих им обобщенных сил, удерживающих систему в равновесии, причем термодинамические функции системы в неравновесном состоянии будем считать равными значениям этих функций у равновесной системы с дополнительными удерживающими силами . [c.120]

Впервые релятивистское обобщение термодинамики было проведено в 1907 г. Планком. Он исходил из допущения, что уравнения первого и второго начал сохраняют свой вид во всех неинерциальных системах отсчета, и, установив инвариантность энтропии, нашел один и тот же релятивистский закон преобразования температуры Т и количества теплоты Q при движении тела со скоростью V (см. 39) [c.149]

Определение релятивистской температуры является первым шагом на пути релятивистского обобщения термодинамики. Второй, более важный шаг такого обобщения состоит в выборе наиболее естественного термодинамического потенциала для релятивистской системы. [c.150]

Тем не менее (см. 35) никакого физического различия между формализмами Планка и Отта в применении к различным процессам нет. Однако все же наиболее естественным релятивистским обобщением термодинамики является, как мы видели, релятивистская термодинамика с инвариантными температурой и энтальпией. [c.156]

Неравновесная термодинамика является сравнительно молодым и интенсивно развивающимся разделом теоретической физики. Она возникла в результате обобщения классической термодинамики на область малых отклонений систем от равновесия и в дальнейшем была распространена на построение теории процессов в сильно неравновесных системах. [c.255]

При обобщении классической термодинамики на неравновесные процессы исходят из представления о локальном равновесии. Известно, что время релаксации растет с увеличением размеров системы, так что отдельные макроскопически малые части системы приходят сами по себе в равновесное состояние значительно раньше, чем устанавливается равновесие между этими частями. Поэтому в неравновесной термодинамике принимают, [c.255]

В настоящей книге излагается термодинамика и. статистическая физика равновесных систем. Обобщение термодинамики и статистической физики на неравновесные системы — неравновесные термодинамика и статистическая физика — составляет содержание второй части нашего курса. [c.8]

Логично принять за условие протекания таких процессов постоянство распределения подводимой теплоты между внутренней энергией газа и работой, которую он совершает. Для получения наиболее ценных обобщений и простых формул изучение уравнений первого закона термодинамики проводится для 1 кг идеального газа, т. е. газа, внутренняя энергия которого является функцией только температуры, а теплоемкость не зависит от температуры и является постоянной. Пусть в изучаемом процессе на изменение внутренней энергии расходуется ф-я часть всей подводимой теплоты [c.50]

Одно из положений термодинамики необратимых процессов утверждает, что вблизи от равновесия поток Ji пропорционален обобщенной силе Xi [c.235]

Построение термодинамики носит аксиоматический характер. Основу термодинамики составляют фундаментальные законы природы, принимаемые за аксиомы из них логическим путем выводятся все главнейшие следствия, касающиеся различных термодинамических систем. Сами эти законы представляют собой обобщение опыта. [c.26]

Этот результат, являющийся обобщением ряда опытных данных и не вытекающий непосредственно из первого или второго начала термодинамики, составляет содержание тепловой теоремы Нернста. [c.85]

Феноменологические соотношения термодинамики необратимых процессов справедливы для состояний, не очень удаленных от равновесных. Действительно, в этих соотношениях, как будет ясно из дальнейшего, содержатся только первые производные скорости, концентрации, температуры и других параметров. Обобщенные силы представляют собой линейные комбинации первых производных, а обобщенные потоки — линейные комбинации обобщенных сил. Но поток может выражаться через первые производные лишь в том случае, если градиенты определяющих величин не очень велики, так что можно пренебречь вторыми и последующими производными равным образом диссипативная функция, а следовательно, и изменение энтропии по времени выражается линейной комбинацией произведений обобщенных потоков и соответствующих обобщенных сил, т. е. в конечном счете также через первые производные. [c.340]

Согласно общим феноменологическим соотношениям термодинамики необратимых процессов б5< >/бт равняется произведению обобщенного потока J на обобщенную силу X,- применительно к рассматриваемому случаю [c.342]

Согласно общим феноменологическим соотношениям термодинамики неравновесных процессов каждый из потоков == + — / и / является линейной функцией обобщенных сил, т. е. [c.358]

Выводом соотношения (8.19) и нахождением обобщенных сил, собственно, исчерпываются возможности термодинамики при рассмотрении неравновесных процессов. Дальнейшее развитие теории связано с выходящими за предела классической термодинамики [c.198]

Формулировка и рещение задачи в рамках линейной неравновесной термодинамики состоит в следующем. Необходимо написать уравнение (8.22) для плотности потока через измеряемые на опыте величины, решить его для условий стационарного или нестационарного течения процесса, проанализировать решение и получить вытекающие из него следствия. Для этого необходимо вычислить обобщенные термодинамические силы определить, используя принцип Кюри, число перекрестных феноменологических коэффициентов, найти значение прямых и перекрестных коэффициентов. Существенную помощь при этом могут оказать свойства функции диссипации, рассмотренные выше. [c.204]

Обобщенные термодинамические силы можно вычислить в рамках неравновесной термодинамики, а феноменологические коэффициенты, как уже было сказано, определить нельзя. Их берут либо [c.204]

Неравновесная термодинамика в частном случае, когда обобщенные термодинамические силы равны нулю, включает равновесные соотношения. Выведем некоторые из них, используя полученные ранее выражения для термодинамических сил. [c.215]

Метод термодинамики заключается в строгом математическом развитии некоторых постулатов или исходных аксиом, являющихся обобщением общечеловеческого опыта познания природы и допускающих прямую опытную проверку во всех областях знаний. Термодинамика, построенная по такому принципу, носит наименование феноменологической термодинамики, которая изучает связь между макроскопическими величинами, характеризующими систему, например, между давлением, температурой и энергией, без описания микроскопических (атомных, молекулярных) явлений. Она опирается на строгие определения принятых понятий, прежде всего температуры и теплоты, а также на несколько общих аксиом, называемых законами термодинамики. [c.5]

Природа сил Xj различная, могут быть силы электрического или магнитного поля, механические и другие силы. Соответственно под координатами понимается не только положение системы в пространстве, но и состояние ее деформации, электризации, намагниченности и др. Речь идет, таким образом, об обобщенных силах X,- и обобщенных внешних координатах системы Vj. Обобш,ение состоит, в частности, в том, что в отличие от истинных механических сил и координат обобщенные силы и координаты могут иметь иную размерность при условии, что их произведение имеет размерность энергии. Например, сила, деленная на площадь, равняется давлению (Р), а изменение расстояния в направлении действия этой силы, умноженное на площадь граничной поверхности, — это изменение объема системы (dl ). Поэтому элементарная механическая работа против сил изотропного внешнего давления записывается в термодинамике как работа расширения системы [c.43]

Термодинамика изучает общие законы превращения различных видов энергии в макросистемах, находящихся в условиях, близких к равновесным, а синергетика - процессы в рамках неравновесной термодинамики. В обоих случаях для описания процессов превращения и самоорганизации структур ис-пеяьзуются несколько обобщенных понятий таких как энергия, энтропия, энтальпия, термодинамический потенциал и другие. [c.6]

Общая теория процессов самоорганизации в открытых сильно неравновесных системах развивается в нелинейной термодинамике на основе установленного Гленсдорфом и Пригожиным универсального критерия эволюции. Этот критерий является обобщением принципа минимального производства энтропии на нелинейные процессы и состоит в следующем. [c.30]

При релятивистском обобщении термодинамики, как показали Г. Каллен и Дж. Горвиц , естественнее исходить из выражения для энтальпии. Действительно, в этом случае, как следует из теории относительности, все входящие в выражение (8.8) независимые переменные являются лоренц-инвариантами, тогда как независимые переменные других термодинамических потенциалов имеют либо разные, либо неизвестные законы преобразования. Кроме того, давление в качестве независимой переменной более подходящая величина, чем объем. В классической термодинамике систему можно было заключить в жесткие стенки, но само представление о твердом теле или абсолютно жестких стенках неприемлемо в рамках теории относительности—абсолютно твердое тело передавало бы сигналы с бесконечной скоростью, так как движение, сообщенное одной точке тела, незамедлительно вызовет движение всех остальных точек тела. [c.151]

Так же, ка к и, первое начало, второе начало термодинамики является обобщением данных опыта. Многолетняя человеческая практика привела к установлению определенных закономерностей превращения теплоты в работу н работы в теплоту (как общих для 0 бычных и необычных систем (см. 5), так и специфических для тех и других). В результате анализа этих закономерностей и было сформулировано второе начало в виде закона о существовании энтропии и ее неубывании при любых процессах в изолированных (или только адиабатически изолированных) системах. Для того чтобы прийти к такому выражению [c.40]

Верхняя граница применимости второго начала связана с ограничением применения термодинамики из-за ее второго исходного положения) к системам галактических размеров, поскольку у та их систем внутренняя энергия не аддитивна (так как вследствие дальнодействующего характера гравитациоиных сил энергия взаимодействия микроскопических частей космических систем сравнима с их внутренними энергиями), а понятия температуры и энтропии в классической термодинамике определены для аддитивных систем. Поэтому без обобщения исходных положений термодинамики для неаддитивных систем второе начало нельзя применять к большим участкам Вселенной и тем более ко Вселенной как целому. [c.72]

Термодинамика содержит множество примеров, свидетельствующих о силе и универсальности феноменологического метода. Не используя в явном виде фи.зические модели и не опираясь, как правило, па интуитивные представления, термодинамика показывает, как с помощью немногих обобщенных понятий (главными из которых являются э 1ергия, энтропия, термодинамический потенциал) можно описать различные физические, химические и другие процессы. [c.8]

Легко убедиться, что обобщенные силы представляют собой частные производные от некоторой функции — Y (а , а ,. . ., t) при t = onst. Действительно, согласно второму началу термодинамики работа обратимого кругового изотермического процесса dL = 0] следовательно, на [c.65]

В простейшем случае, когда имеется всего только один внешний параметр, полезная внешняя работа = —ас1А, где а — обобщенный внешний параметр, характеризующий данное явление, а А — обобщенная сила, относящаяся к этому параметру. Для систем, механическая связь в которых осуществляется посредством давления, = —Ус1р, откуда видно, что обобщенной силой является давление окружающей среды, а роль обобщенного внешнего параметра играет объем тела. Поэтому, заменив в соответствующих данному явлению дифференциальных уравнениях термодинамики в частных производных давление р эквивалентной ему в условиях рассматриваемого явления величиной Л, а 1/ эквивалентной величиной а, получим искомое [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...